第186章 星箭合一
蒼穹一號的第五次回收完成後,李國棟把數據報告放在會議室桌上,指著回收艙的磨損記錄說,按照衰減速度,一級推進器使用壽命大約是十八次,第二十次能不能到達,存疑。
左城問,原因?
李國棟說,發動機噴嘴在大氣層重入時熱應力集中,每次回收都會產生微裂紋,累積到一定程度就是隱患。解決方案有兩條,一是更換材料,用單晶錸合金替代現有鎳基高溫合金,成本翻三倍。二是改變回收方式,整體回收,星箭一體,整體著陸,整體復用。
左城在腦子裡把」整體回收」這四個字過了一遍。
這正是蒼穹二號的核心方向。
第二天,研究院召開蒼穹二號立項會。會議室里坐了二十多個人,火箭結構、姿態控制、發動機、材料各方向的技術負責人。左城在白板上畫了一個示意圖,旁邊標著」星箭合一」四個字。
他說,蒼穹一號解決了一級回收,蒼穹二號要解決整體回收,火箭從發射到著陸整體完整,不解體,不分離,回來就能再用。
火箭結構負責人柏慶舉手,整體回收意味著二級也要帶返回系統,有效載荷比是否太低?
左城說,近地軌道運力目標十噸,有效載荷比不低於三點五,這是不能妥協的指標。
姿態控制負責人杜文說,整體著陸的難點在末段制導。蒼穹一號是一級獨立回收,質量相對確定。整體回收時殘餘燃料量不可預測,質心持續變化,末段五公里的控制算法需要全部重寫。
左城說,算法的事研究院來做,系統層面的優化我來配合。他沒說清楚」系統」具體指什麼,但心裡清楚,商業航天枝幹的」垂直回收精準控制」葉片已經解鎖,技術增幅1.3的加持下,算法開發速度會快得多。
柏慶的團隊用三周解決了有效載荷比的問題,把兩個分離發動機艙合併整合成可摺疊支撐結構,給二級增加四個收納在箭體側壁的小型著陸支腿,著陸前自動展開,結構減重接近兩百公斤。有效載荷比最終做到了三點七,超出左城給的指標。
材料組同步拿出了新方案,在噴嘴內壁增加一層氣膜冷卻塗層,成本比換材料低得多,可以把熱應力集中的問題再壓低一半。兩條方案疊加,李國棟重新估算了一次壽命,說三十次是保守數字,做好了有可能到四十次。
末段制導算法,左城直接參與推導。他在研究院小會議室里連續工作了兩個晚上,白板上寫滿了公式。於穎送來外賣,放下盒子,拉了把椅子坐在旁邊,翻開自己的文件,跟他一起熬。
她沒有催他,也沒有說話,只是偶爾給他續一杯水。凌晨兩點,左城在白板上畫完最後一個推導框,停下來,說,通了。
於穎抬頭看了一眼,說,那去睡覺。
算法核心是自適應質心估算,通過燃料消耗速率、慣性測量單元數據、氣壓高度計三路信號融合,實時計算質心偏移,每二十毫秒更新一次控制指令。精度比蒼穹一號提升兩個量級。
三個月後,整體回收測試在西北發射基地展開。
蒼穹二號總高三十八米,在戈壁灘上顯得格外修長。清晨風從戈壁吹來,夾著沙塵。倒計時讀秒在廣播裡響起,發動機點火,橘黃色烈焰從推進器噴出,箭體緩緩抬起,越來越快,尾焰拉成一道白色光柱。
三分鐘後,蒼穹二號穿過雲層,消失在藍色天空中。五分鐘後,載荷艙分離,進入預定軌道。
接下來是回收階段。
發動機二次點火,蒼穹二號整體開始返回。末段制導算法啟動,屏幕上的數據實時刷新,質心偏移量持續變化,控制指令每二十毫秒更新一次,箭體姿態始終精準指向著陸點。
一公里,五百米,兩百米。
著陸發動機點火,箭體在最後一百米急速減速。左城屏住呼吸。
著陸,觸地。
箭體在著陸台上穩穩站立,沒有任何傾斜。屏幕上的數字跳出來,著陸偏差零點三米。
李國棟低聲說,比蒼穹一號的一點二米好多了。觀測台上掌聲響起。
當天下午的檢測結果讓所有人驚喜,發動機噴嘴磨損量比蒼穹一號同等次數下降41%,按這個磨損速率,蒼穹二號設計壽命可以做到三十次,單次發射分攤成本再下降三分之一。
測試報告提交後,於穎盯著數字說,蒼穹一號每次發射成本三千萬,蒼穹二號可以做到兩千萬?
左城說,甚至再低。下一步是快速檢修系統,目標是著陸後六小時內完成全部檢測和發射準備。
於穎抬頭,六小時?
左城說,檢測系統全自動,發動機內窺、線纜通路、結構應力都有傳感器實時上報,技術人員只需確認異常項,不用從頭檢查。
於穎說,這樣的話,理論上同一枚火箭一天可以發射兩次?
左城說,對,這是發射密度的關鍵。還有多發射場並行和發射隊伍擴編,蒼穹二號是核心變量。
她沉默了一會兒,看著西北的夜空說,我有時候想,你是怎麼把這些都想清楚的。
左城說,想不清楚的時候多,看起來清楚是因為我不說。
於穎輕聲笑了,說,騙子。
整體回收測試成功的消息第二天上了網絡,科技媒體標題是」星箭合一技術驗證成功,402發射成本再降三成」。幾家歐洲媒體轉引消息,附了一句,截至目前,該技術在全球範圍內沒有先例。
左城在辦公室看到這些報導,沒有多餘的反應。他打開系統面板,上面有一條新記錄,商業航天任務鏈新節點解鎖,整體回收技術完成,技術增幅持續生效。
他關上界面,拿起發射場選址報告,第二發射場的方案已到最後確認階段,沿海低緯度,三個候選地點。
單月十二次發射的目標,基礎已經打好。
他翻開第一頁,開始看。
左城問,原因?
李國棟說,發動機噴嘴在大氣層重入時熱應力集中,每次回收都會產生微裂紋,累積到一定程度就是隱患。解決方案有兩條,一是更換材料,用單晶錸合金替代現有鎳基高溫合金,成本翻三倍。二是改變回收方式,整體回收,星箭一體,整體著陸,整體復用。
左城在腦子裡把」整體回收」這四個字過了一遍。
這正是蒼穹二號的核心方向。
第二天,研究院召開蒼穹二號立項會。會議室里坐了二十多個人,火箭結構、姿態控制、發動機、材料各方向的技術負責人。左城在白板上畫了一個示意圖,旁邊標著」星箭合一」四個字。
他說,蒼穹一號解決了一級回收,蒼穹二號要解決整體回收,火箭從發射到著陸整體完整,不解體,不分離,回來就能再用。
火箭結構負責人柏慶舉手,整體回收意味著二級也要帶返回系統,有效載荷比是否太低?
左城說,近地軌道運力目標十噸,有效載荷比不低於三點五,這是不能妥協的指標。
姿態控制負責人杜文說,整體著陸的難點在末段制導。蒼穹一號是一級獨立回收,質量相對確定。整體回收時殘餘燃料量不可預測,質心持續變化,末段五公里的控制算法需要全部重寫。
左城說,算法的事研究院來做,系統層面的優化我來配合。他沒說清楚」系統」具體指什麼,但心裡清楚,商業航天枝幹的」垂直回收精準控制」葉片已經解鎖,技術增幅1.3的加持下,算法開發速度會快得多。
柏慶的團隊用三周解決了有效載荷比的問題,把兩個分離發動機艙合併整合成可摺疊支撐結構,給二級增加四個收納在箭體側壁的小型著陸支腿,著陸前自動展開,結構減重接近兩百公斤。有效載荷比最終做到了三點七,超出左城給的指標。
材料組同步拿出了新方案,在噴嘴內壁增加一層氣膜冷卻塗層,成本比換材料低得多,可以把熱應力集中的問題再壓低一半。兩條方案疊加,李國棟重新估算了一次壽命,說三十次是保守數字,做好了有可能到四十次。
末段制導算法,左城直接參與推導。他在研究院小會議室里連續工作了兩個晚上,白板上寫滿了公式。於穎送來外賣,放下盒子,拉了把椅子坐在旁邊,翻開自己的文件,跟他一起熬。
她沒有催他,也沒有說話,只是偶爾給他續一杯水。凌晨兩點,左城在白板上畫完最後一個推導框,停下來,說,通了。
於穎抬頭看了一眼,說,那去睡覺。
算法核心是自適應質心估算,通過燃料消耗速率、慣性測量單元數據、氣壓高度計三路信號融合,實時計算質心偏移,每二十毫秒更新一次控制指令。精度比蒼穹一號提升兩個量級。
三個月後,整體回收測試在西北發射基地展開。
蒼穹二號總高三十八米,在戈壁灘上顯得格外修長。清晨風從戈壁吹來,夾著沙塵。倒計時讀秒在廣播裡響起,發動機點火,橘黃色烈焰從推進器噴出,箭體緩緩抬起,越來越快,尾焰拉成一道白色光柱。
三分鐘後,蒼穹二號穿過雲層,消失在藍色天空中。五分鐘後,載荷艙分離,進入預定軌道。
接下來是回收階段。
發動機二次點火,蒼穹二號整體開始返回。末段制導算法啟動,屏幕上的數據實時刷新,質心偏移量持續變化,控制指令每二十毫秒更新一次,箭體姿態始終精準指向著陸點。
一公里,五百米,兩百米。
著陸發動機點火,箭體在最後一百米急速減速。左城屏住呼吸。
著陸,觸地。
箭體在著陸台上穩穩站立,沒有任何傾斜。屏幕上的數字跳出來,著陸偏差零點三米。
李國棟低聲說,比蒼穹一號的一點二米好多了。觀測台上掌聲響起。
當天下午的檢測結果讓所有人驚喜,發動機噴嘴磨損量比蒼穹一號同等次數下降41%,按這個磨損速率,蒼穹二號設計壽命可以做到三十次,單次發射分攤成本再下降三分之一。
測試報告提交後,於穎盯著數字說,蒼穹一號每次發射成本三千萬,蒼穹二號可以做到兩千萬?
左城說,甚至再低。下一步是快速檢修系統,目標是著陸後六小時內完成全部檢測和發射準備。
於穎抬頭,六小時?
左城說,檢測系統全自動,發動機內窺、線纜通路、結構應力都有傳感器實時上報,技術人員只需確認異常項,不用從頭檢查。
於穎說,這樣的話,理論上同一枚火箭一天可以發射兩次?
左城說,對,這是發射密度的關鍵。還有多發射場並行和發射隊伍擴編,蒼穹二號是核心變量。
她沉默了一會兒,看著西北的夜空說,我有時候想,你是怎麼把這些都想清楚的。
左城說,想不清楚的時候多,看起來清楚是因為我不說。
於穎輕聲笑了,說,騙子。
整體回收測試成功的消息第二天上了網絡,科技媒體標題是」星箭合一技術驗證成功,402發射成本再降三成」。幾家歐洲媒體轉引消息,附了一句,截至目前,該技術在全球範圍內沒有先例。
左城在辦公室看到這些報導,沒有多餘的反應。他打開系統面板,上面有一條新記錄,商業航天任務鏈新節點解鎖,整體回收技術完成,技術增幅持續生效。
他關上界面,拿起發射場選址報告,第二發射場的方案已到最後確認階段,沿海低緯度,三個候選地點。
單月十二次發射的目標,基礎已經打好。
他翻開第一頁,開始看。